仅100微瓦?Mojo Vision详解隐形AR眼镜功耗设计

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此前我们接连报道了Mojo Vision隐形AR眼镜的光学设计路线图,以及应用在视障人群,用于增强显示效果等等用途,让我们对这家神秘的科技公司有了初步了解。

我们知道,MojoVision属于接触型电子设备,因为主打“隐形眼镜”式的特性,产品自身需要满足隐形眼镜对人眼物理接触的各项指标,例如材质、磨损、透氧量等。同时,还需要在足够小的体积内实现各个零部件的整合。

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尤其AR眼镜整体产品方案仍不成熟的阶段,而放到隐形AR眼镜中则基本上对于各项指标的要求会极高,尤其是光源和电池方面。

多种图像显示方案

此前,Mojo Vision已经表示采用Micro LED显示方案,由于产品特点无需传统AR眼镜中复杂的光学设计,只需要光源即可。在上个月IEEE会议上,Mojo Vision已经公开了Micro LED和图像处理的处理特点,例如边缘增强,放大画面等。

从产品功能来看,Mojo Vision就是为了提升低视力人群的视觉能力。“目前全球有约2.53亿低视力人群,包括:青光眼、糖尿病性视网膜病变、视网膜炎、色素沉着和黄斑等,”Mojo Vision首席工程师Rituraj Singh讲到,“我们的目标是通过AR技术帮助这些人们实现社会独立。”

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而在显示部分,Mojo Vision提供了多种显示模式,包括:2倍放大、 高对比度、高对比度+增强边缘、身份认证、边缘检测(细线)、边缘检测(粗线)、边缘检测(突出主体)。

更多内容,可以参考此前文章:《辅助视力增强,Mojo Vision AR隐形眼镜迈出第一步

电池和功耗设计

而另一方面,电池(包括电池方案、功耗等)也成为了更多人关心的问题。

Rituraj Singh谈到:隐形AR眼镜在设计上拥有非常严格的限制,就单单从电池方面就有很多,例如:电池形态、电路设计、电压、电流等对人眼的限制,同时还涉及到整机电路设计。

而在保证人眼安全的前提下,柔性印刷电路设计也受到较大限制,一般情况下意味着图像整体功耗不超过100微瓦(microwatts,单位μW,1W=1000mW=1000000μW)。

据青亭网了解,例如心电图、脑电图等医用仪器测量的能量等级通常为微瓦等级,很多无线电科学工程仪器功率也是微瓦级。

因为直接嵌入光源,需要保证光源处于隐形眼镜正中视野,体积要做到足够小巧,并且不能有明显阴影。而且,另一个重点是显示内容和实际观看到内容的延迟控制,因此图像处理器必须嵌入到隐形眼镜之中。

从上图我们了解到,Mojo Vision采用单绿色显示,只需要识别出256×256单色像素就可满足使用需求,单个像素的光信号将被转换为4位、6位、8位数字信号,从而满足图形处理器进行编程、调制的需求,例如缩放、边缘检测等。

Mojo Vision

Rituraj Singh讲到:常规的光电传感器显然不会被考虑,因为不受这么苛刻的限制。其中一个重要的问题是,传统光电传感器每一列都有单独的模数转换器(ADC),这就会占据比较大的空间,而ADC和像素电路需要几个时钟周期才能驱动全分辨率,导致整体功耗也会增加。

为此,Mojo Vision决定采用一组电容器代替传统光端传感器中每一列的ADC。电容器的逻辑是,可以被动的存储从像素中读出的电荷,然后电容器按顺序选择,放大,结合优化排列方式给共享ADC。

这种设计的好处是,同时缩小体积、降低功耗。据悉,整个光电传感器的面积仅1.3平方毫米。根据Mojo Vision的说法,这可能是同类型片中面积最小的。

根据输出画面的帧率和分辨率不同,使得光电传感器功耗在61-95微瓦之间。

通过“组电容器”的设计,让整体的图像处理器体积变得更小,通过限制从板载存储器获取数据的次数,也实现降低了功耗。综合整套方案,这套电路设计最大功耗为111微瓦,而“组电容器”的面积仅仅约0.21平方毫米大小。

虽然,隐形AR眼镜是一项听上去遥不可及的黑科技,但是Mojo Vision正在逐一突破这一路径的难题。从本次讲到的光电传感器功耗优化来看,未来隐形AR眼镜体验有望进一步提升。尽管如此,Mojo Vision本次仍没有公布续航时间,仅仅是此前公布过续航约1天左右。有关Mojo Vision的更多消息,青亭网将保持关注。

参考:IEEE

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